CN206707627U - 一种连续管开窗工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连续管开窗工具，涉及油气钻井技术领域，为防止铣鞋切削斜向器而设计。连续管开窗工具包括斜向器和钻具组件，所述钻具组件包括动力钻具和铣鞋，所述动力钻具的一端连接所述铣鞋，所述动力钻具固定有偏心结构，所述偏心机构可沿所述斜向器的造斜面滑动。在铣鞋切削套管侧部时，动力钻具沿斜向器的造斜面滑动，使得铣鞋的运动轨迹平行于造斜面，铣鞋与造斜面之间始终存在一定距离，防止铣鞋切削斜向器，减少铣鞋的磨损，从而避免部件浪费，降低套管开窗的成本。

Description

一种连续管开窗工具

技术领域

本实用新型涉及油气钻井技术领域，尤其涉及一种连续管开窗工具。

背景技术

套管开窗侧钻工艺技术经过多年的现场应用和逐步发展，形成了锻铣式和斜向器式套管开窗侧钻工艺，提高了老井利用率和开发效果，节约了钻井费用和地面建井费用，经济效益显著。应用连续管及配套工具完成侧钻作业是一种新型开窗工艺方法，具有起下钻速度快、经济效益高的特点。使用连续管下入侧钻工具节省了大量接单根施工时间，是实现老井利用、节省施工周期、降低作业成本的重要途径，具有广阔的市场前景。

目前，应用连续管进行套管开窗侧钻面临连续管不能承受扭矩、动力钻具能量较低以及斜向器磨损严重等问题。常规的套管侧钻工艺一般使用转盘钻机、顶驱钻机或修井机钻头，在侧钻开窗过程中，动力钻具的反扭矩由钻杆传递给连续管，由于连续管的管壁较薄，不能承受扭矩和压力，容易出现连续管损坏的问题；动力钻具的功率决定了铣鞋磨铣套管的能量大小，为提高磨铣套管的效率，在侧钻作业中使用的铣鞋一般具有很强的切削能力，在套管开窗侧钻的过程中，套管和斜向器同时受到铣鞋的切削，由于斜向器的硬度较高，铣鞋的磨损比较严重，影响了铣鞋力学特性，造成水力能量损失和铣鞋的过渡磨损；侧钻工艺结束后，斜向器由于磨损严重不能再次使用，造成斜向器浪费，并提高了侧钻工艺的成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种可以避免切削斜向器、减少铣鞋磨损的连 续管开窗工具。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种连续管开窗工具，包括斜向器和钻具组件，所述钻具组件包括动力钻具和铣鞋，所述动力钻具的一端连接所述铣鞋，所述动力钻具固定有偏心结构，所述偏心结构可沿所述斜向器的造斜面滑动。

其中，所述动力钻具和所述铣鞋通过柔性短节连接。

其中，所述偏心结构向所述造斜面凸设有滑块，所述造斜面设置有沿所述造斜面的长度方向延伸的滑槽，所述滑块可沿所述滑槽滑动。

其中，所述偏心结构为套设在所述动力钻具外的套筒，所述套筒与所述动力钻具通过螺钉固定，所述螺钉的头部形成所述滑块，所述螺钉的头部沿所述滑槽滑动。

其中，还包括承扭机构，所述承扭机构包括承扭短节及承扭套筒，所述承扭短节与所述动力钻具连接，所述承扭套筒套设于所述承扭短节外并与所述斜向器固定，所述承扭短节与所述承扭套筒滑动连接。

其中，所述承扭套筒的侧壁上设置有沿所述承扭套筒的轴向方向延伸的键槽以及螺旋滑槽，所述键槽与所述螺旋滑槽连接，所述承扭短节上设置有平键，所述平键沿所述螺旋滑槽滑入所述键槽内。

其中，所述承扭机构还包括相互连接的防扭短节和油管，所述防扭短节连接送入机构，所述油管连接承扭短节。

其中，所述送入机构包括连续管及井下牵引器，所述连续管和井下牵引器通过连续管接头连接，所述井下牵引器通过安全接头与所述防扭短节连接。

其中，所述斜向器与所述承扭套筒通过螺钉或焊接固定。

其中，所述斜向器的底端连接有锚定短节。

有益效果：本实用新型提供了一种连续管开窗工具，包括斜向器和钻具组件，所述钻具组件包括动力钻具和铣鞋，所述动力钻具的一端连接所述铣鞋，所述动力钻具固定有偏心结构，所述偏心结构可沿所述斜向器的造斜面滑动。在铣鞋切削套管侧部时，动力钻具沿斜向器的造斜面滑动，使得铣鞋的运动轨迹平行于造斜面，铣鞋与造斜面之间始终存在一定距离，防止铣鞋切削斜向器，减少铣鞋的磨损，从而避免部件浪费，降低套管开窗的成本。

附图说明

图1是本实用新型提供的连续管开窗工具的结构示意图；

图2是本实用新型提供的连续管开窗工具下入套管内的结构示意图；

图3是图2中B处的局部放大图；

图4是本实用新型提供的斜向器的结构示意图；

图5是图4中A-A向剖视图。

其中：

1、斜向器；11、造斜面；12、滑槽；

21、动力钻具；22、铣鞋；23、偏心结构；231、滑块；24、柔性短节；

31、承扭套筒；32、承扭短节；33、防扭短节；34、油管；

41、连续管；42、井下牵引器；43、连续管接头；44、安全接头；

5、套管；6、锚定短节。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实用新型提供了一种连续管开窗工具，包括斜向器1和钻具组件，钻具 组件包括动力钻具21和铣鞋22，动力钻具21的一端连接铣鞋22，动力钻具21固定有偏心结构23，偏心结构23可沿斜向器1的造斜面11滑动。在铣鞋22切削套管5侧部时，动力钻具21沿斜向器1的造斜面11滑动，使得铣鞋22的运动轨迹平行于造斜面11，铣鞋22与造斜面11之间始终存在一定距离，防止铣鞋22切削斜向器1，减少铣鞋22的磨损，从而避免部件浪费，降低套管5开窗的成本。

本实用新型提供的连续管开窗工具包括送入机构、承扭机构、钻具组件以及由斜向器1和锚定短节6组成的锚定机构。套管5侧钻开窗之前，将锚定机构下入井筒的开窗点后固定，以便于钻具组件的定位。锚定机构定位完成后，承扭机构和钻具组件依次连接后，送入机构将承扭机构和钻具组件通过井口平稳的下入井眼中，当钻具组件接近开窗位置时，下入的速度应小于0.5m/s，以保证承扭组件和钻具工具始终处于正确的安装位置及运行轨迹。

具体而言，钻具组件包括动力钻具21及铣鞋22，铣鞋22安装于动力钻具21的下端，铣鞋22是套铣工具的配套工具，用于切削套管5，完成套管5侧部开窗。动力钻具21与铣鞋22可以通过柔性短节24连接，柔性短节24为可旋转的柔性短节24，柔性短节24可以调整钻具组件的力学性能，通过调整柔性短节24的抗弯刚度可以改变铣鞋22在开窗时的转角和侧向力，以便更好按照需要的角度和力度切削套管5。

动力钻具21设置的偏心结构23可以是套设在动力钻具21外的套筒，套筒与动力钻具21固定，防止套筒沿动力钻具21的周向转动或沿轴向滑动，偏心结构23沿斜向器1的造斜面11滑动可以通过相互配合的滑槽12和滑块231实现。偏心结构23可以向造性面的方向凸设有滑块231，斜向器1的造斜面11上可以设置有与滑块231配合的滑槽12，滑槽12沿造斜面11的长度方向延伸。 工作时，偏心结构23的滑块231沿滑槽12移动，带动动力钻具21沿造斜面11向下移动，由于造斜面11是相对套管5的轴向方向具有一定斜度的表面，因此可以是铣鞋22沿一定的角度切削套管5侧壁，完成套管5的侧开窗。设置偏心结构23可以使铣鞋22的移动轨迹始终平行造斜面11，铣鞋22与造斜面11之间始终具有一定的距离，可以防止铣鞋22和造斜面11接触切削造斜面11，减少铣鞋22的磨损，斜向器1也可以重复使用，从而避免部件浪费，降低套管5开窗的成本。在此基础上，偏心结构23与动力钻具21可以通过螺钉固定，并且螺钉的头部可以作为滑块231使用，工作时，螺钉的头部嵌入滑槽12内并沿滑槽12滑动，既可以实现偏心结构23与动力钻具21的固定，又可以使铣鞋22平行于造斜面11运动，结构简单、可靠。偏心结构23和动力钻具21可以通过多个螺钉固定，多个螺钉可以沿动力钻具21的轴向方向排列，并均与造斜面11的滑槽12配合滑动，一方面可以增加偏心结构23和动力钻具21固定的牢固性，另一方面可以提高偏心结构23沿滑槽12滑动的可靠性，可以避免单个螺钉脱离滑槽12，进一步避免铣鞋22切削造斜面11。但螺钉的数量不宜过多，螺钉数量太多增加了螺钉与滑槽12的定位精度，综合考虑上述因素，本实施例中的螺钉的数量为两个。

连续管开窗工具在开窗过程中，钻具组件的切削套管5时产生的反扭矩会向上传递至送入机构中的连续管41，由于连续管41的管壁较薄，不能承受切削时产生的反扭矩，因此，本实用新型中的连续管开窗工具还包括承扭机构，承扭机构包括承扭短节32及承扭套筒31，承扭短节32与动力钻具21连接，承扭套筒31套设于承扭短节32外并与斜向器1固定，承扭套筒31与斜向器1可以通过螺钉固定或焊接固定，随锚定机构固定在井内开窗的位置，承扭短节32与承扭套筒31滑动连接。

具体而言，承扭短节32和承扭套筒31通过平键和键槽连接，并且承扭短节32通过平键和键槽可以沿承扭套筒31滑动，承扭套筒31的侧壁上设置有沿承扭套筒31的轴向方向延伸的键槽以及螺旋滑槽12，键槽与螺旋滑槽12连接，当送入机构向下送入承扭机构和钻具组件时，承扭短节32上固定的平键首先滑入螺旋滑槽12，平键在螺旋滑槽12内滑动，带动承扭短节32转动，当平键有螺旋滑槽12滑入键槽时，完成承扭短节32与承扭套筒31的安装，工作时，承扭短节32和承扭套筒31周向位置固定，承扭短节32只可沿键槽相对承扭套筒31滑动，不可以相对承扭套筒31转动。承扭短节32和承扭套筒31的安装方式，可以限制动力钻具21的转动，铣鞋22切削时产生的反扭矩由动力钻具21传递至承扭套筒31和承扭短节32，防止反扭矩继续向上传递，避免连续管41破损，提高连续管41的使用寿命。

承扭机构还包括相互连接的防扭短节33和油管34，防扭短节33连接送入机构，油管34连接承扭短节32。在承扭机构和钻具组件下入井底的过程中，钻具组件和承扭短节32等会旋转，防扭短节33用于阻止钻具组件和承扭短节32在下入过程中将扭矩传递至连续管41，进一步避免连续管41破损，提高连续管41的使用寿命。此外，防扭短节33中还设置有密封装置，可以防止钻井液泄漏。

本实用新型中送入机构包括连续管41及井下牵引器42，连续管41和井下牵引器42通过连续管接头43连接，井下牵引器42通过安全接头44与防扭短节33连接。安全接头44可以在紧急情况下断开与防扭短节33的连接，井下牵引器42在铣鞋22开窗过程中支撑在井壁上，给铣鞋22提供钻压，推动钻具组件沿井眼轴线方向移动；在侧钻的窗口完成后，井下牵引器42向上提起连续管41，从而起出连续管开窗工具，结束侧钻开窗。

本实用新型提供的连续管开窗工具的具体工作过程如下：

(1)将承扭套筒31和由斜向器1和锚定短节6组成的锚定机构下入井内，并固定在需要开窗的位置处；

(2)将送入机构、承扭机构以及钻具组件依次连接，连接完毕后送入机构将钻具组件通过进口平稳的进入井眼中，当钻具组件的底部即铣鞋22靠近开窗位置时，降低下入速度，并控制在0.5m/s，以便将铣鞋22送入承扭套筒31内；

(3)承扭短节32上的平键进入承扭套筒31上的螺旋滑槽12后，通过旋转将平键送入键槽内，完成承扭短节32与承扭套筒31的安装；

(4)井下牵引器42支撑在井壁上，推动钻具组件沿井眼轴线方向移动并为钻具组件提供钻压，动力钻具21通过偏心结构23带动铣鞋22沿斜向器1的造斜面11滑动，铣鞋22与套管5接触，井上的泥浆泵开始向井内循环通入钻井液，动力钻具21输出扭矩，带动铣鞋22切削套管5；

(5)当铣鞋22完全移出套管5后，套管5的侧部开窗完成，井下牵引器42向上提起连续管41，从而起出连续管开窗工具，结束侧钻开窗。

本实用新型提供的连续管开窗工具可以避免铣鞋22切削套管5时切削斜向器1，避免斜向器1损坏，减少部件浪费；同时，可以减少铣鞋22的磨损，提高铣鞋22的使用寿命，降低套管5侧开窗的成本；通过调整偏心结构23的在动力钻具21的安装位置，还可以调整铣鞋22的力学特性；通过承扭机构可以避免连续管41承受切削时的方扭矩，避免连续管41损坏；在侧钻开窗过程中，连续管开窗工具的工作阻力小、铣鞋22力学特性可控、工作性能可靠。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种连续管开窗工具，其特征在于，包括斜向器(1)和钻具组件，所述钻具组件包括动力钻具(21)和铣鞋(22)，所述动力钻具(21)的一端连接所述铣鞋(22)，所述动力钻具(21)固定有偏心结构(23)，所述偏心结构(23)可沿所述斜向器(1)的造斜面(11)滑动。

2.如权利要求1所述的连续管开窗工具，其特征在于，所述动力钻具(21)和所述铣鞋(22)通过柔性短节(24)连接。

3.如权利要求1所述的连续管开窗工具，其特征在于，所述偏心结构(23)向所述造斜面(11)凸设有滑块(231)，所述造斜面(11)设置有沿所述造斜面(11)的长度方向延伸的滑槽(12)，所述滑块(231)可沿所述滑槽(12)滑动。

4.如权利要求3所述的连续管开窗工具，其特征在于，所述偏心结构(23)为套设在所述动力钻具(21)外的套筒，所述套筒与所述动力钻具(21)通过螺钉固定，所述螺钉的头部形成所述滑块(231)，所述螺钉的头部沿所述滑槽(12)滑动。

5.如权利要求1-4任一项所述的连续管开窗工具，其特征在于，还包括承扭机构，所述承扭机构包括承扭短节(32)及承扭套筒(31)，所述承扭短节(32)与所述动力钻具(21)连接，所述承扭套筒(31)套设于所述承扭短节(32)外并与所述斜向器(1)固定，所述承扭短节(32)与所述承扭套筒(31)滑动连接。

6.如权利要求5所述的连续管开窗工具，其特征在于，所述承扭套筒(31)的侧壁上设置有沿所述承扭套筒(31)的轴向方向延伸的键槽以及螺旋滑槽(12)，所述键槽与所述螺旋滑槽(12)连接，所述承扭短节(32)上设置有平键，所述平键沿所述螺旋滑槽(12)滑入所述键槽内。

7.如权利要求5所述的连续管开窗工具，其特征在于，所述承扭机构还包括相互连接的防扭短节(33)和油管(34)，所述防扭短节(33)连接送入机构，所述油管(34)连接承扭短节(32)。

8.如权利要求7所述的连续管开窗工具，其特征在于，所述送入机构包括连续管(41)及井下牵引器(42)，所述连续管(41)和井下牵引器(42)通过连续管接头(43)连接，所述井下牵引器(42)通过安全接头(44)与所述防扭短节(33)连接。

9.如权利要求5所述的连续管开窗工具，其特征在于，所述斜向器(1)与所述承扭套筒(31)通过螺钉或焊接固定。

10.如权利要求1-4任一项所述的连续管开窗工具，其特征在于，所述斜向器(1)的底端连接有锚定短节(6)。